1. 32-bitni mikrokontroleri i primena - MS1BMP
2017/2018
Nenad Jovičić
Marija Janković

2. ADC
12-bitna rezolucija
Nekoliko različitih izvora prekida: ADC ready, End of Conversion (regular or injected), End of Sequence Conversion (regular or injected), Analog Watchdog 1, 2, 3, overrun events
Jednostruki i kontinualni mod konverzije
Automatska konverzija sekvence kanala
Auto-kalibracija! Kompenzacija raznih parazitnih kapacitivnosti
Vreme konverzije programabilno za svaki kanal ponaosob
Eksterni trigeri
Diskontinulani mod konverzije
DMA prenos podržan za regularne kanale
Veza sa integrisanim analognim temperaturnim senzorom

3. ADC –Interna struktura

4. STM32L476 A/D konvertor Osnovne karakteristike
Trostruki 12-bitni A/D konvertor sa sukcesivnim aproksimacijama
AD konvertori mogu da rade sinhronizovano i ispreplitano
12, 10, 8 ili 6-bitna rezolucija
Svaki AD konvertor ima do 19 analognih ulaza
Merni opseg 0-Vdd
Učestanost uzorkovanja 5 Msample/s (Tconvmin =187.5ns)
Veza sa integrisanim analognim temperaturnim senzorom.

5. Modovi konverzije Prema načinu startovanja konverzije modovi su:
Jednostruki mod (single conversion)
Posle svake konverzije ADC se zaustavlja uz generisanje dozvoljenih prekida ili DMA zahteva.
Kontinulani mod (continuous conversion)
Nakon konverzije generišu se prekidi ili DMA zahtevi ali se automatski startuje nova konverzija.
Diskontinualni mod (discontinuous conversion)
Može se zadati konačan broj konverzija (n<=8) nakon čijeg izvršavanja se ADC zaustavlja.
Prema broju kanala koji se konvertuju modovi su:
Single channel – konvertuje se samo jedan kanal i to u jednostrukom ili kontinualnom modu
Scan mode – konvertuje se sekvenca kanala, i to u jednostrukom modu (single conversion), kontinualnom modu ili diskontinulanom modu. U ovom modu moguće je definisati do 16 proizvoljnih regularnih kanala ili do 4 injektovana kanala.

6. Startovanje konverzije
Konverzija se može startovati:
Softverski: pozivom funkcije za start konverzije i za regularne i za injektovane kanale
Hardverski: eksternim ili internim hardverskim trigerima čiji se polaritet (uzlazna, silazna ili obe ivice) mogu definisati. Takođe podržano i za regularne i za injektovane kanale.
interni triger je na primer Tajmer koji periodično pokreće konverziju (TRGO), a
eksterni je triger signal koji se dovodi sa određenog GPIO pina.

7. Kanali ADC-a – brzi, spori, rezervisani

8. Multichannel (scan) mode
Sukcesivna konverzija više kanala, pri čemu se za svaku konverziju može da se definiše različito vreme semplovanja.
Do 16 kanala za regularnu grupu i do 4 za injektovanu grupu.

9. Dozvoljena vremena semplovanja

10. Injektovana konverzija (Injected conversion)
Postoji mogućnost da se nakon ili u toku konverzije regularne grupe kanala ubaci tj. injektuje grupa injektovanih kanala.
Injekcija može da bude podešena tako da se aktivira samo na eksterni triger, ili može da se vrši nakon svake konverzije regularne grupe. Na ovaj način je moguće očitavati do 20 analognih naponskih ulaza.
Injektovana grupa kanala ima prioritet u odnosu na regularnu grupu kanala. Početak očitavanja injektovane grupe prekida konverziju trenutnog regularnog kanala.
Više o ovome u AN3116 (

11. ADC DMA DMA transfer limited: DMA transfer unlimited:
ADC conversions are transferred by DMA, in limited mode (one shot mode): DMA transfer requests are stopped when number of DMA data transfers (number of ADC conversions) is reached. This ADC mode is intended to be used with DMA mode non-circular.
DMA transfer unlimited:
ADC conversions are transferred by DMA, in unlimited mode: DMA transfer requests are unlimited, whatever number of DMA data transferred (number of ADC conversions). This ADC mode is intended to be used with DMA mode circular.
DMA transfer none

12. DMA1 kanali Reference manual
Arbiter The arbiter manages the channel requests based on their priority and launches the peripheral/memory access sequences.
The priorities are managed in two stages:
• Software: each channel priority can be configured in the DMA_CCRx register.
There are four levels:
– Very high priority
– High priority
– Medium priority
– Low priority
• Hardware: if 2 requests have the same software priority level, the channel with the lowest number will get priority versus the channel with the highest number. For example, channel 2 gets priority over channel 4.

13. Analog Watchdog

14. ADC – teorijsko uputstvo
Uputstvo za razumevanje grešaka ADC-a i preporuke kako popraviti preciznost konverzije:
Pojednostavljen opis stm32 ADC-a, njegove unutrašnje strukture i parametara od značaja
Opis različitih vrsti grešaka i potencijalnih izvora grešaka očitavanja analogne vrednosti analiziranjem ADC parametara i eksternog hardvera sa kojeg se očitava napon
Preporuke za minimizaciju grešaka očitavanja i konverzije različitim hardverskim i softverskim metodama

15. STM32 ADC - SAR
Successive Approximation

16. Sample state

17. Hold state

18. Add Vref/2

19. If MSB=0 compare with Vref/4

20. If MSB=1 compare with 3/4Vref

21. Iskorišćenje ADC opsega
Želimo da postignemo što bolju rezoluciju i iskoristimo ceo opseg ADC-a
Na Vref vežemo naš maksimalni napon
Koristimo sabirač
Pojačamo naš signla da bude u punom opsegu ADC-a

22. Izlazna otpornost analognog izvora

23. STM Cube ADC – nema primera!

24. STM CUBE
Pored standardnih HAL drajvera postoji podrška i za implementaciju sa nižim nivoom apstrakcije, preko takozvanih Low Level drajvera.

25. LL drajveri
LL drajveri su namenjeni ekspertima, i postoje za komponente kod kojih optimizacija ima smisla.
Nema ih za komponente koje zahtevaju kompleksne softverske drajvere (USB).
LL drajveri uglavnom ne zahtevaju dodatne strukture podataka i implementiraju se preko inline funkcija.
Direktno pristupaju hardverskim registrima i obezbeđuju atomske operacije.
Iz tog razloga često ne postoji drajverski C fajl već samo H fajl u kome su inline funkcije.

26. HAL vs LL
„Without knowing the project, coexisting HAL and LL in a project should be possible as long as both are not used together on the same peripheral...“
The Low Layer (LL) drivers are designed to offer a fast light-weight expert-oriented layer which is closer to the hardware than the HAL. Contrary to the HAL, LL APIs are not provided for peripherals where optimized access is not a key feature, or those requiring heavy software configuration and/or complex upper-level stack (such USB).
The HAL and LL drivers are complementary and cover a wide range of applications requirements:
   The HAL offers high-level and feature-oriented APIs, with a high-portability level. They hide the MCU and peripheral complexity to end-user.
   The LL offers low-level APIs at registers level, with better optimization but less portability. They require deep knowledge of the MCU and peripherals specifications
The LL drivers feature:
   A set of functions to initialize peripheral main features according to the parameters specified in data structures
   A set of functions used to fill initialization data structures with the reset values of each field
   Functions to perform peripheral de-initialization (peripheral registers restored to their default values)
   A set of inline functions for direct and atomic register access
   Full independence from HAL since LL drivers can be used either in standalone mode (without HAL drivers) or in mixed mode (with HAL drivers)
 · Full coverage of the supported peripheral features.
The Low Layer drivers provide hardware services based on the available features of the STM32 peripherals. These services reflect exactly the hardware capabilities and provide one-shot operations that must be called following the programming model described in the microcontroller line reference manual. As a result, the LL services do not implement any processing and do not require any additional memory resources to save their states, counter or data pointers: all the operations are performed by changing the associated peripheral registers content.
So, as a response to your question, the LL drivers can be added by user when he want to in order to perform particular direct register access that can’t be done by HAL library. 

27. Istovremeno korišćenje HAL and LL drajvera - dokumentacija

28. LL drajverski fajlovi

29. Projekti za ADC Testiramo projekat ADC_ContinuousConversion_TriggerSW
Akvizija se vrši kontinulano sa kanala 9, tj. pina PA4 (na ploči arduino pin A2)

30. Projekat ADC_ContinuousConversion_TriggerSW
U main-u nema HAL_init funkcije
Ovo su korisničke funkcije za inicijalizaciju i startovanje ADC-a
Ne postoji fajl ...hal_msp.c!

31. Softversko startovanje konverzije bez prekida, sa poliranjem – KORISNIČKA FUNKCIJA
Prva konverzija i njen rezutat.

32. Prva konverzija i njen rezutat.
Korisnička funkcija
Funkcije LL drajvera uvek počinju sa LL.

33. LL drajverske funkcije
Ovo je primer INLINE funkcije i stoga se njena definicija nalazi u .h fajlu

34. ADC Configure and ADC activate

35. ADC overrun Overrun behavior on conversion data DATA PRESERVED
DATA OVERWRITTEN

36. Sequencer This function retrieves:
Sequence length: Number of ranks in the scan sequence.
Sequence direction: Unless specified in parameters, sequencer scan direction is forward (from rank 1 to rank n).
Sequencer ranks are selected using function "LL_ADC_REG_SetSequencerRanks()".

37. Glavni program
Konverzija se vrši kontinulano maksimalnom brzinom određenom sample/hold vremenom i taktom ADC-a, a rezultat se očitava po potrebi.

38. Cortex-M Trace

39. Cortex-M Trace

40. Dodajemo promenljivu u logički analizator.

41. Podešavamo opseg u kojem se promenljiva nalazi da bi prikaz bio jasan.

42. Ne iscrtava ništa i pri dnu ekrana piše Sw buffer overflow. Zašto?

43. Delay....
Bez ovog delay-a pri svakom novom ažuriranju vrednosti sa ADC-a generiše se prenos što ST-link V2 lite ne može dovoljno brzo da obradi.

44. Performanse TRACE-a zavise od debugger-a ali i do softvera i drajvera na PC-ju...

45. Kombinovanje HAL i LL
U projekat ADC_ContinuousConversion_TriggerSW dodati USART2 koji šalje trenutnu vrednost konverzije na usb i očitati vrednost u terminalu.

46. Kako uneti HAL?
stm32l4xx.h će pozvati HAL fajlove samo ako važi define USE_HAL_DRIVER (podešava se u Project->Options->C/C++
Ako probate da build-ujete GREŠKE!
Fali nam hal_conf.h fajl
Gde je on?
To je .h fajl koji user menja i ne može da se nalazi u drivers/inc folderu, već mora da bude uz sam projekat!

47. USART_TwoBoards_IT

48. ADC_SingleConversion_TriggerTimer_DMA
TIM2 generiše TRGO izlaz periodično
DMA se kofiguriše tako da joj je zahtev 0 na kanalu 1 aktivan (ADC1 zahtev), u cirkularnom modu, prenosi iz periferije podatke u bafer.
ADC se konfiguriše da vrši konverziju na triger TIM2_TRGO, da koristi DMA u unlimited modu (adc1 je je vezan samo na DMA1 ch1), očitava jedan samo jednom kada dođe triger signal.